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研究生:黃政誠
研究生(外文):Cheng-Cheng Huang
論文名稱:電漿電弧氣凝合成法製備奈米微粒
論文名稱(外文):Plasma Arc Evaporation Synthesized Condensation Method to Generate Nanoparticles.
指導教授:鍾清枝鍾清枝引用關係吳明川吳明川引用關係
指導教授(外文):Tsing-Tshih TsungMing-Chuan Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:電漿電弧奈米微粒氧化鋅
外文關鍵詞:Plasma ArcNanoparticlesZnO
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本文旨在探討一種自行組裝的奈米微粒製備方法─電漿電弧氣凝合成製程。整個實驗設備主要由電漿電弧加熱系統(包含銲槍冷卻裝置)、真空腔體、參數控制系統(壓力控制、溫度監控、氣體流量)、水冷銅坩鍋與冷卻循環系統、奈米微粒收集與冷凝循環系統所組成。針對該製程之收集方式與製程參數,如:電漿電弧加工電流、真空腔工作壓力、保護氣體種類與流量及不同材料進行研究,經由TEM、SEM以及Horiba粒徑分析PSA、EDX與XRD分析得到較佳之製備條件和奈米顆粒。
由實驗結果得知,以純金屬「Zn為材料且分別以不同加工電流進行測試,發現在加工電流為75A可得到最佳電流參數,Horiba測得平均粒徑約為250nm,而TEM觀察可獲得100nm微粒。當真空腔內之工作壓力到100 torr以下時,奈米微粒平均粒徑會減為180 nm,從TEM分析可獲得50 nm左右之微粒,明顯的壓力愈低粒徑越小,因微粒停留時間減短,減少粒子碰撞及成長的機會,故能得較小之奈米微粒。
收集器溫度亦影響粒徑的分布,溫度愈低,經汽化後的微粒會被快速的冷凝,可以抑制微粒的成長,如此可獲得較小之微粒粒徑。當溫度由5℃降低至-10℃時,微粒的平均粒徑會減少到140 nm,由TEM 觀察可獲得20 nm左右之微粒。
電漿電弧氣凝合成製程可應用在各種純金屬奈米流體之製造,將來在製程的方法與參數加以改進,配合沈澱效應的篩選,能夠很容易使奈米流體內之微粒粒徑達到100 nm以內之要求。
The aim of this thesis is to study a developed nanoparticle prepared method, Plasma Arc Evaporation Synthesized Condensation System. The system consists of a heating source (plasma torch and cooling circuit), a parameter control system (pressure, temperature and gas flow rate control), vacuum chamber, cooling crucible, nanoparticle collector .By focusing the process parameters such as working current, vacuum pressure, shield gas and various materials. A better prepared parameters and particle size can be obtained by analyzing of TEM, SEM, PSA, EDS and XRD.
The material Zn is used at different working current condition. Results show the median size of the particle size distribution is about 250 nm at the current is 75A, but the particle size is about 100nm by TEM. The mean size of the nanoparticle will reduce to 180 nm when the working pressure is less than 100 torr, and the TEM shows particle size is about 50 nm. Obviously, the vacuum pressure is lower, the particle size smaller. It due to the particles stay a short period in the chamber and reduce collision and growth.
Temperature of the collector has also much effect on the particle size. The vaporized metal will condense in such a short time at lower temperature condition and particle growth is prevented. Therefore, it shows the lower temperature of collector the smaller particle size. The mean size of the prepared nanoparticle will reduce to 140 nm when the particle collector temperature decreases from 5℃ to -10℃, but in TEM the particle size is only about 20nm.
Plasma Arc Evaporation Synthesized Condensation System generates any kinds of nanofluid of the metal. By improving the experimental equipments, process, and parameter in the future, it will generate nanofluid with a diameter smaller than 100 nm easily.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 奈米技術國內外研究現況 2
1.3 研究動機與目的 5
1.4本文結構 6
第二章 奈米微粒的特性及其應用 7
2.1 奈米材料的分類 7
2.1.1按奈米材料的結構分類 7
2.1.2按奈米材料的組成分類 7
2.1.3按奈米材料有序性分類 7
2.2 奈米微粒的特性 8
2.2.1 奈米微粒的表面效應 8
2.2.2 奈米微粒的體積效應 9
2.2.3 宏觀量子隧道效應 9
2.2.4 奈米微粒的量子尺寸效應 10
2.3 奈米微粒的製造技術 12
2.3.1 化學製備法 13
2.3.2 化學物理合成法 15
2.3.3 物理方法 16
2.4 奈米微粒的成核及生長理論 18
2.4.1 成核原理 19
2.4.2 生長原理 21
2.4.3 生長速度 22
2.4.4 單位體積中粒子間的碰撞頻率 23
2.5 奈米微粒的沈澱效應 23
2.6 奈米微粒的應用及發展趨勢 25
2.6.1 在陶瓷領域的應用 25
2.6.2 在微電子學上的應用 26
2.6.3 在生物工程上的應用 26
2.6.4 在光電領域的應用 26
2.6.5 在化工領域的應用 26
2.6.6 在醫學上的應用 27
2.6.7 在分子組裝方面的應用 27
第三章 製程設備原理 28
3.1電漿電弧加熱原理 28
3.1.1 電弧及其特性 28
3.1.2 電漿氣體及保護氣體 30
3.1.3 電漿電弧加熱系統 31
3.1.4 電漿電弧加熱製造流程 32
3.2氣凝合成法 33
3.3 製程中影響奈米微粒大小重要的參數 36
3.3.1 金屬的蒸氣壓力 36
3.3.2 惰性氣體的壓力及種類 36
3.3.3 電漿電流對微粒的成長特性 37
3.3.4 蒸發源與收集器的距離 37
3.3.5 收集器的溫度 38
第四章 實驗設備及方法 40
4.1製備原理介紹 40
4.2實驗流程 41
4.3 實驗裝置 43
4.3.1 電漿電弧加熱系統 43
4.3.2 真空腔體 46
4.3.3 參數控制系統 47
4.3.4 水冷銅坩鍋冷卻循環系統 50
4.3.5 奈米微粒收集冷凝循環系統 51
4.4奈米微粒生成與分析 53
4.4.1 TEM 分析 54
4.4.2 FEG-SEM+EDS 分析 54
4.4.3 XRD 分析 54
4.4.4 粒徑分佈分析 55
第五章 量測結果與分析 56
5.1電流大小對奈米微粒的影響 56
5.2不同的真空壓力對奈米微粒的影響 59
5.3 惰性氣體種類對奈米微粒的影響 64
5.4 收集溫度對奈米微粒的影響 67
5.5 奈米微粒的沈澱分佈 69
5.6 較佳加工條件 70
5.6.1 奈米微粒形貌分析 71
5.6.2 奈米微粒成份分析 74
5.7 不同金屬材料之奈米微粒 76
第六章 結論與未來期望 82
6.1 結論 82
6.2 未來期望 83
參考資料 85
作者簡介 88
[1] Richard P. Feynman, There''s Plenty of Room at the
Bottom, annual meeting of the American Physical
Society, December 29, 1959.
[2] Kubo Ryogo, Electrical Properties of Metallic Fine
Particles Ⅰ, Journal of the Physical Society of Japan,
Vol.17, No. 6,p.p.975-986 ,June, 1962.
[3] 工研院工業材料研究所精细金屬實驗室網站
http://www.mrl.itri.org.tw/research/fine-metals/index.htm
[4] Kubo, J. Phys. Soc. Japan, 17, 975.
[5] 馬道行發行,從日本科學技術廳「今後三十年技術預測報告」看日
本未來的技術發展與經濟社會,參考資料編號: RSR-77-01,
1988, P. 37,科學技術資料中心,台北。
[6] X. Zhu, R. Birringer, U. Herr and H. Gleiter, Phys. Rev.
B, 35, (1989)9085.
[7] F. H. Froes and C. Suryanarayana, JOM, June (1989) 12.
[8] R. Birringer , Material Science and Engineering, A, 117,
(1989) 33.
[9] R. P. Andres, R. S. Arerback and et al, J. Mater. Res, 4,
No.3, May/June,(1989) 704.
[10] 張立德,牟季美,納米材料學,遼寧科技出版社,1994
[11] 一丿賴升,尾畸文治等著,超微粒子導論,武漢工業大學出版社,
1989
[12] 施爾畏等,無機材料學報,1996, 11(2):193
[13] Parkinson, B. Science 270(1995)1157
[14] 王增林等,應用化學,1993,10(3):28
[15] 王金等,化學通報,1995, 9:1-5
[16] 沈興海等,化學通報,1995, 11, 6-9
[17] K. R. Venkatachari et. al,. J. Mater. Res., 10(1995)748-
755
[18] V. L. Kuznetsov et. al., Carbon, 29, 665(1991)
[19] 王大志等,無機材料學報,10(3), 281(1995)
[20] 顧燕芳,胡黎明等,矽酸鹽通報,1994, 1:21
[21] G. T. Fei, L. Liu, X. Z. Ding et. al., J. Alloys and
Compounds 229 (1995)280
[22] H. Yang et. al., J. Mater. Sci. Lett.17(1993)314 — 318
[23] Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K, Japanese Appl. 7/24, 318
[24] Z. L. Cui et. al., Nanostructured Materials, 5(7/8),
(1995)829
[25] R. Birringer, H. Gleiter et. al., Phys. Lett., 102A, 365
(1984)
[26] J. J. McClelland et. al., Science, 262(1993)877
[27] 李泉等,化學通報,6(1995)29
[28] 陳習宣,有色金屬,4(1988)51
[29] 張池明,化學世界,4(1992)149
[30] G. L. Zhang et. al. Appl. Phys. Lett. 61(1992)2527
[31] G. L. Zhang et. al. Nuclear Sci. & Tech. 5(1994)35
[32] G. Binnig, H. Rohrer, Appl. Phys. Lett. 40, 178(1982)
[33] Physics Today, News (Jan. 1987)
[34] J. S. Foster, Nature 331, 324(1988)
[35] D. M. Eigler et al., Nature, 344, 524(1990)
[36] 莊萬發,超微粒子理論應用,復漢出版社,台南,民國88 年6
月。
[37] 超微粒子-科學應用,日本化學會,化學總說NO.48,23,1985。
[38] 張立德、牟季美,納米材料和納米結構,科學出版社,2001。
[39] “納米技術應用熱點評述”,林元華,中國病理網,
(2000.12.06 11:11:01)
[40] 赤崎正則,賴耿陽,電漿工學的基礎,復文,台南市,民國75
年。
[41] 園田弘文、陳永璋、陳冠宏,「電漿電弧原理與電漿焊接之應用(Ⅰ)」,焊接與切割,第7卷第3期,2000,第32-35頁。
[42] 曾光宏,「電漿電弧焊接之原理與應用」,焊接與切割,第9卷,
第1期,1999,第50-55頁。
[43] 黃建榮,「電漿電弧加工技術與應用」,機械工業雜誌, 83.10
[44] 蘇品書,超微粒子材料技術,復漢出版社,台南,民國78 年2
月。
[45] 賴明雄,“超微粒貴金屬與其載體之界面研究”,大同工學院材
料工程研究所,碩士,民國80 年。
[46] S. Yatsuya, S. Kasukabe, and R. Uyeda, Jpn. J. Appl.
Phys, 12, (1973) 1675.
[47] 園田弘文、陳永璋、陳冠宏,「電漿電弧原理與電漿焊接之應用
(Ⅱ)」,焊接與切割,第7卷,第4期,2001,第21-25頁。
[48] Ioan Bica , "Plasma dievice for magnetic nanoparticles
production",Vournal of Magetism and Magnetic
Materials,201,1999,pp.45-48.
[49] Zuolin Cui *and Zhikun Zheng Hao"Structures and
properties of nano-particles prepared by hydrogen arc
plasma method",Thin Solid Films,318,1998,pp.76-82.
[50] Z.L. Cui*,L.F. Dong,C.C. hao, "Microstructure and
magnetic property of nano-Fe particles prepared by
hydrogen arc plasma",materials science and
Engineering,A268,2000,pp.205-207.
[51] 葉俊賢、陳幕平,「電漿電弧原理與應用」,焊接與切割,第三
卷,第一期,1993,第32-36頁。
[52] 顏志坤,新型電漿電弧氣凝系統製作奈米粉末之研究,碩士論
文,國立交通大學機械工程系,新竹,2001。
[53] 劉明坤,真空潛弧製程製備二氧化鈦奈米微粒懸浮液之製程開發
及其最佳化,碩士論文,國立台北科技大學機電整合研究所,
2001。
[54] 盧晏君,去離子水中碳化矽奈米粉末帶電性研究,碩士論文,國
立台北科技大學製造科技研究所,2001。
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